KR19990037873A - Manufacturing method of PCB and PCB thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 인쇄회로기판(10)의 내부에 골조의 역할을 하는 금속코어(20)를 설치하여, 상기 금속코어(20)를 통해 패키지(50)의 칩(51)에서 발생하는 열을 패키지(50)의 하면을 통해 외부로 방출하도록 하였다. 특히, 상기 금속코어(20)로 전달된 열을 다시 그 하면에 형성된 열전달부(35)를 통해 외부로 방출되도록 하고 있다. 여기서 상기 열전달부(35)는 도전성 페이스트를 사용하여 형성하거나, 도전성 금속을 도금하여 형성하게 된다. 이와 같은 본 발명에 의한 인쇄회로기판(10)을 사용하여 패키지(50)를 형성하게 되면 패키지(50)의 경박단소화를 이룰 수 있고, 설계가 보다 용이하게 되는 이점이 있다.The present invention relates to a printed circuit board and a method of manufacturing the same. According to the present invention, a metal core 20 serving as a frame is installed inside the printed circuit board 10, and heat generated from the chip 51 of the package 50 through the metal core 20 is packaged ( 50) was discharged to the outside through the lower surface. In particular, the heat transferred to the metal core 20 is discharged to the outside through the heat transfer part 35 formed on the lower surface again. The heat transfer part 35 may be formed using a conductive paste or may be formed by plating a conductive metal. When the package 50 is formed by using the printed circuit board 10 according to the present invention, the package 50 may be made thin and short, and the design may be easier.
Description
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판 자체에 방열부재를 구비하여 인쇄회로기판에 장착된 소자로부터 발생되는 열을 보다 원활하게 방출하도록 한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a printed circuit board and a method of manufacturing the same, and more particularly, a printed circuit board having a heat dissipation member on the printed circuit board itself to more smoothly discharge heat generated from an element mounted on the printed circuit board. It relates to a manufacturing method.
도 1에는 종래의 볼그리드어레이 패키지가 도시되어 있다. 이에 따르면, 볼그리드어레이 패키지(1)에는 인쇄회로기판(2) 상에 칩(3)이 설치되어 있고, 상기 칩(3)은 몰딩컴파운드(4)로 몰딩되어 외부환경으로부터 보호된다. 그리고, 상기 기판(2)의 하면에는 패키지(1) 외부와의 신호 및 전원전달을 위한 솔더볼(5)이 설치되어 있다. 상기 인쇄회로기판(2)과 칩(3)은 골드와이어(6)에 의해 연결되어 전기적 신호가 상호간에 전달된다.1 shows a conventional ball grid array package. According to this, the ball grid array package 1 is provided with a chip 3 on the printed circuit board 2, and the chip 3 is molded with a molding compound 4 to be protected from the external environment. The lower surface of the substrate 2 is provided with solder balls 5 for signal transmission and power transmission to the outside of the package 1. The printed circuit board 2 and the chip 3 are connected by gold wires 6 so that electrical signals are transmitted to each other.
한편, 상기 칩(3)의 상면에는 상기 칩(3)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 히트싱크(7)가 설치되어 있다. 상기 히트싱크(7)는 일반적으로 알루미늄 등의 금속재질로 이루어지고, 그 하면이 상기 칩(3)의 상면과 접촉되고, 그 상면은 상기 몰딩컴파운드(4)의 외부로 노출되어 있다. 그리고, 열의 방출을 보다 원활하게 하기 위해 상기 히트싱크(7)의 상면에는 방열돌부(8)가 형성되어 있다.On the other hand, a heat sink 7 for dissipating heat generated by the chip 3 is provided on the upper surface of the chip 3. The heat sink 7 is generally made of a metal material such as aluminum, the bottom surface of which is in contact with the top surface of the chip 3, and the top surface thereof is exposed to the outside of the molding compound 4. In addition, a heat dissipation protrusion 8 is formed on an upper surface of the heat sink 7 in order to more smoothly discharge heat.
이와 같이 히트싱크(7)를 사용하는 것은 상기 칩(3)이 작은 크기의 부품에엄청난 수의 기능소자가 집적되어 있어, 작동시 상당히 많은 열이 발생하기 때문이다. 따라서 이와 같은 열을 적절히 방열시키지 못하면 전자가 고열에 의해 여기상태가 되므로 칩(3)이 제 기능을 발휘하지 못하게 되므로, 상기와 같이 히트싱크(7)를 설치하여 칩(3)에서 발생하는 열을 방출시키게 된다.The use of the heat sink 7 is because the chip 3 has a large number of functional elements integrated in a small sized component, which generates a great deal of heat during operation. Therefore, if the heat is not properly dissipated, the electrons are excited by high heat, and thus the chip 3 does not function properly. Thus, the heat generated from the chip 3 by installing the heat sink 7 as described above. Will be released.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 방열구조에는 다음과 같은 문제가 있다.However, the conventional heat dissipation structure as described above has the following problems.
즉, 패키지(1)에서 칩(3) 및 이와 관련된 부품을 설치함에 있어, 주로 상기 인쇄회로기판(2)의 상부에 부품을 배열하게 된다. 따라서, 패키지(1)의 구성상 상기 칩(3)에서 발생되는 열을 방출하기 위한 히트싱크(7)는 상기 칩(3)의 상부에 설치할 수 밖에 없게 된다. 이와 같이 히트싱크(7)를 칩(3)의 상부에 설치하게 되면, 칩(3)에서 발생된 열이 패키지(1)의 상부로 전달되어 외부로 방출되는 구조가 된다. 이때, 상기 히트싱크(7)를 상기 칩(3)의 상부에 설치하여야 하므로 그만큼 패키지(1)의 크기가 커지게 되고, 주위 부품에 전자기적 영향을 미치는 문제를 유발한다.That is, in installing the chip 3 and the related components in the package 1, the components are mainly arranged on the printed circuit board 2. Therefore, due to the configuration of the package 1, the heat sink 7 for dissipating heat generated from the chip 3 is inevitably installed on the chip 3. When the heat sink 7 is installed above the chip 3, the heat generated from the chip 3 is transferred to the upper part of the package 1 to be discharged to the outside. At this time, since the heat sink 7 must be installed on the upper portion of the chip 3, the size of the package 1 is increased according to the size of the heat sink 7.
또한, 상기와 같이 회로기판의 상면 측으로 방열하도록 구성되어 있는 구조에서는 자체적인 방열이 효율적으로 이루어진다고 하더라도 인접한 다른 부품에 영영향을 미치게 되는 문제점이 있다. 즉, 상기 칩(3)을 구동하기 위해 3 - 5 W 정도의 전력을 공급하기 위한 다수의 골드와이어(6)가 필요한데, 이러한 골드와이어(6)가 열에 의해 절단되는 문제점이 발생한다.In addition, in the structure configured to dissipate to the upper surface side of the circuit board as described above, even if the heat dissipation itself is efficient, there is a problem that affects other adjacent parts. That is, a plurality of gold wires 6 for supplying power of about 3-5 W are required to drive the chip 3, which causes a problem that the gold wires 6 are cut by heat.
또한, 상기 히트싱크(7)를 설치하여야 하기 때문에 상대적으로 상기 칩(3)과 인쇄회로기판(2) 사이에서 신호와 전력을 전달하기 위한 골드와이어(6)를 설치하기위한 공간이 부족해지는 문제점도 발생하게 된다.In addition, since the heat sink 7 must be installed, a space for installing a gold wire 6 for transmitting signals and power between the chip 3 and the printed circuit board 2 is relatively insufficient. Will also occur.
그리고 이와 같이 방열부재인 히트싱크(7)를 별도로 패키지(1)에 설치하는 경우에는 이를 설치하기 위한 공정이 필요하고 별도의 부품이 추가되는 것이므로 패키지(1)의 원가가 상승되는 문제점이 발생한다.When the heat sink 7, which is a heat dissipation member, is separately installed in the package 1, a process for installing the heat sink 7 is required and a separate part is added, thereby causing a cost increase of the package 1. .
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패키지의 칩에서 발생되는 열을 보다 원활하게 방출하도록 구성된 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to provide a printed circuit board configured to more smoothly discharge heat generated from a chip of a package.
본 발명의 다른 목적은 패키지의 구동을 위한 전력공급과 방열을 위한 부품을 일체로 인쇄회로기판에 내장시켜 패키지를 경박단소화하는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the size and light weight of the package by integrally embedded in the printed circuit board for power supply and heat dissipation for driving the package.
본 발명의 또 다른 목적은 패키지의 칩과 외부와의 신호연결을 위한 구성의 설계를 보다 용이하게 만드는 것이다.Another object of the present invention is to make it easier to design a configuration for signal connection between the chip and the outside of the package.
도 1은 종래 기술에 의한 볼그리드어레이 패키지의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a ball grid array package according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 구성을 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a printed circuit board according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 구비한 볼그리드어레이 패키지의 구성 및 방열동작을 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing the configuration and heat radiation operation of the ball grid array package having a printed circuit board according to the present invention.
도 4a에서 도 4l는 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 제조하는 과정을 순차적으로 보인 작업공정도.Figure 4a to 4l is a work flow diagram showing the process of manufacturing a printed circuit board according to the present invention in sequence.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 인쇄회로기판20: 금속코어10: printed circuit board 20: metal core
21,21': 돌출부24: 통홀21, 21 ': protrusion 24: through hole
25: 칩안착부30: 절연층25: chip mounting portion 30: insulating layer
31: 구리호일35: 열전달부31: copper foil 35: heat transfer part
40: 회로패턴43: 솔더리지스터40: circuit pattern 43: solder resistor
45,45': 와이어본딩패드47: 볼패드45,45 ': Wire bonding pad 47: Ball pad
50: 패키지51: 칩50: Package 51: Chip
53: 골드와이어55: 몰딩컴파운드53: Gold Wire 55: Molding Compound
57: 솔더볼57: solder ball
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 통전성을 가지고 그 상하면에서 외부와 전기적, 열적으로 연결되는 방열부재와, 상기 방열부재를 외부와 절연하는 절연부와, 상기 방열부재와 칩을 전기적, 열적으로 연결함과 동시에 상기 칩이 안착되게 하는 칩안착부와, 상기 칩과 외부와의 신호연결을 위한 회로부와, 상기 칩안착부와 반대되는 상기 방열부재의 하면에 구비되어 방열부재로부터 전달되는 열을 외부로 전달하는 열전달부를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is a heat-radiating member electrically and thermally connected to the outside at the upper and lower surfaces, the insulating portion for insulating the heat dissipating member from the outside, and On the chip mounting portion for electrically and thermally connecting the heat dissipation member and the chip and allowing the chip to be seated, a circuit portion for signal connection between the chip and the outside, and a lower surface of the heat dissipation member opposite to the chip seat. Is provided is configured to include a heat transfer unit for transferring the heat transmitted from the heat radiating member to the outside.
상기 방열부재는 인쇄회로기판의 내부에 설치되어 골조역할을 하고 상기 칩안착부와 열전달부를 통해서 외부와 전기적, 열적으로 연결된다.The heat dissipation member is installed inside the printed circuit board to serve as a frame and is electrically and thermally connected to the outside through the chip seat and the heat transfer unit.
상기 열전달부는 도전성 페이스트로 형성되는데, 상기 도전성 페이스트는 도전성 금속재료분에 에폭시(epoxy) 수지를 3% 정도의 비율 혼합한 것이다.The heat transfer part is formed of a conductive paste, wherein the conductive paste is a mixture of about 3% epoxy resin with the conductive metal material.
상기 열전달부는 상기 금속코어에 도전성금속을 도금하여 형성할 수도 있다.The heat transfer part may be formed by plating a conductive metal on the metal core.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 통전성재료를 가공하여 방열작용을 하고 기판의 골조역할을 하는 코어를 형성하는 단계와, 상기 코어의 표면에 코어와 외부를 절연하고 표면에 회로패턴의 형성을 위한 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층을 관통하여 상기 코어가 노출되도록 기판의 상면 또는 하면에 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 캐비티에 상기 코어를 통해 전달된 열을 외부로 방출하는 열전달부를 형성하는 단계와, 수지구리호일과 열전달부 등에 회로패턴을 형성하고 일측 캐비티에 칩안착부를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.According to another feature of the invention, the step of forming a core to heat dissipation action and act as a framework of the substrate by processing the conductive material, and insulates the core and the outside on the surface of the core and the formation of circuit patterns on the surface Forming a layer, forming a cavity on an upper surface or a lower surface of the substrate to expose the core through the insulating layer, and forming a heat transfer part for dissipating heat transferred through the core to the cavity to the outside And forming a circuit pattern on a resin copper foil, a heat transfer part, and the like, and forming a chip seat in one cavity.
상기 절연층은 상기 코어와 접촉되는 내면은 수지층이고 외면은 구리호일로 구성된다.The insulating layer is in contact with the core inner resin layer and the outer surface is composed of a copper foil.
상기 열전달부는 상기 캐비티 내에 도전성 페이스트를 충진하여 형성하거나, 상기 캐비티 내에 노출된 코어에 도전성 금속을 도금하여 형성할 수 있다.The heat transfer part may be formed by filling a conductive paste in the cavity or by plating a conductive metal on a core exposed in the cavity.
이와 같은 본 발명에 의하면 인쇄회로기판 자체에 방열부재가 내장되어 패키지의 칩에서 발생되는 열을 상기 방열부재를 통해 효과적으로 방출할 수 있게 되어 별도의 방열부재를 칩의 상부에 설치하지 않아도 되어 패키지를 경박단소화할 수 있고 패키지 제조공정이 간단하게 되는 이점이 있다. 또한, 상기 방열부재를 통해칩의 구동에 필요한 전원을 공급할 수 있어 인쇄회로기판의 회로부와 칩 사이의 전원연결을 위한 구성이 필요없게 되어 회로부와 칩 사이의 연결을 위한 설계가 용이하게 되는 이점도 있다.According to the present invention, the heat dissipation member is embedded in the printed circuit board itself, so that heat generated from the chip of the package can be effectively discharged through the heat dissipation member, so that a separate heat dissipation member does not need to be installed on the chip. It is advantageous in that it can be made light and small and the package manufacturing process can be simplified. In addition, since the power required to drive the chip can be supplied through the heat dissipation member, there is no need for a configuration for connecting the power supply between the circuit portion and the chip of the printed circuit board, thereby facilitating a design for the connection between the circuit portion and the chip. .
이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a printed circuit board and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 의한 인쇄회로기판이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 인쇄회로기판(10)의 내부에는 골조역할을 하는 금속코어(20)가 구비된다. 상기 금속코어(20)는 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성된 칩안착부(25)에 안착되는 칩(51)에서 발생하는 열을 인쇄회로기판(10)을 통해 방출하는 역할을 하게 된다.2 shows a printed circuit board according to the present invention. According to this, the inside of the printed circuit board 10 is provided with a metal core 20 to serve as a frame. The metal core 20 serves to discharge heat generated from the chip 51 seated on the chip seat 25 formed on one surface of the printed circuit board 10 through the printed circuit board 10.
상기 금속코어(20)의 대략 중앙부에는 상면에 칩안착부(25)가 형성된다. 이와 같은 칩안착부(25)에는 이에 안착될 칩(51)과 상기 금속코어(20) 사이의 전원연결을 위한 회로패턴(도시되지 않음)이 형성된다. 이와 같은 칩안착부(25)의 회로패턴은 상기 칩(51)으로의 전원공급을 위한 것으로, 상기 금속코어(20)를 통해 외부의 전원이 상기 회로패턴을 거쳐 칩(51)으로 전달되는 것이다. 따라서, 상기 금속코어(20)는 통전성이 좋은 구리재질로 만들어지는 것이 바람직하다.The chip seat 25 is formed on an upper surface of the metal core 20 at a substantially central portion thereof. The chip seat 25 is formed with a circuit pattern (not shown) for power connection between the chip 51 to be seated thereon and the metal core 20. The circuit pattern of the chip seat 25 is for supplying power to the chip 51, and external power is transferred to the chip 51 through the metal core 20 through the circuit pattern. . Therefore, the metal core 20 is preferably made of a copper material having good electrical conductivity.
그리고, 상기 금속코어(20)는 칩안착부(25)와 아래에서 설명될 열전달부(35)가 형성되는 부분을 제외하고는 절연층(30)으로 둘러싸여 있고, 상기 절연층(30) 상에는 구리층(31)이 구비되어 있다.The metal core 20 is surrounded by the insulating layer 30 except for a portion in which the chip seat 25 and the heat transfer part 35 to be described below are formed, and the copper layer is formed on the insulating layer 30. Layer 31 is provided.
상기 금속코어(20)의 상기 칩안착부(25)에 대응되는 하면에는 열전달부(35)가 형성된다. 상기 열전달부(35)는 상기 금속코어(20)를 통해 전달된 열을 인쇄회로기판(10)의 하면을 통해 외부로 전달하는 역할을 하는 것이다. 이와 같은 열전두부(35)는 도전성페이스트가 충진되어 구성된다. 상기 도전성페이스는 은과 구리와 같은 금속분에 에폭시(epoxy)수지가 혼합된 것으로, 상기 에폭시수지가 대략 3%의 비율이다.A heat transfer part 35 is formed on the bottom surface of the metal core 20 corresponding to the chip seat 25. The heat transfer part 35 serves to transfer heat transferred through the metal core 20 to the outside through the bottom surface of the printed circuit board 10. The thermal front part 35 is formed by filling conductive paste. The conductive face is an epoxy resin mixed with a metal powder such as silver and copper, and the epoxy resin is in a ratio of about 3%.
한편, 본 실시예에서는 상기 열전달부(35)가 상기 금속코어(20)의 하면에만 형성되어 있으나 필요에 따라서는 상기 칩안착부(25)와 그외의 위치에도 형성할 수 있다. 그리고, 상기 열전달부(35)는 도전성금속을 도금하는 공정을 통해서도 형성할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the heat transfer part 35 is formed only on the bottom surface of the metal core 20, but may be formed on the chip seat 25 and other positions as necessary. The heat transfer part 35 may also be formed through a process of plating a conductive metal.
상기 구리층(31)의 표면에는 회로패턴(40)이 형성되어 있다. 상기 인쇄회로기판(10)의 상하면에 각각 형성되는 회로패턴(40)은 통홀(24)을 통해 서로 연결되어 있다. 이와 같은 회로패턴(40)은 상기 칩(51)과 외부와의 연결을 위한 역할을 한다.The circuit pattern 40 is formed on the surface of the copper layer 31. Circuit patterns 40 formed on the upper and lower surfaces of the printed circuit board 10 are connected to each other through the through hole 24. The circuit pattern 40 serves to connect the chip 51 with the outside.
그리고, 상기 통홀(24)의 내부에는 솔더리지스터(43)가 충진되고, 상기 솔더리지스터(43)에 의해 상기 인쇄회로기판(10)의 상면에는 와이어본딩패드(45,45')가 다른 부분과 분리되어 형성되고, 하면에는 솔더볼(57)이 부착되는 볼패드(47)가 형성된다.In addition, a solder resistor 43 is filled in the barrel hole 24, and wire bonding pads 45 and 45 ′ are different from each other on the upper surface of the printed circuit board 10 by the solder resistor 43. It is formed separately from the portion, the lower surface is formed with a ball pad 47 to which the solder ball 57 is attached.
이와 같은 구성을 가지는 인쇄회로기판(10)을 사용하는 볼그리드어레이 패키지(50)가 도 3에 도시되어 있다. 이에 따르면, 상기 칩안착부(25)에는 칩(51)이 안착되어 있고, 상기 칩(51)과 상기 회로패턴(40)은 골드와이어(53)를 통해 전기적으로 연결된다. 상기 골드와이어(53)의 일단은 상기 칩(51)에 타단은 상기 와이어본딩패드(45,45')에 연결된다. 이와 같은 골드와이어(53)는 상기 칩(51)과 회로패턴(40) 사이의 신호전달을 담당한다.A ball grid array package 50 using a printed circuit board 10 having such a configuration is shown in FIG. 3. Accordingly, the chip 51 is seated on the chip seat 25, and the chip 51 and the circuit pattern 40 are electrically connected to each other through the gold wire 53. One end of the gold wire 53 is connected to the chip 51 and the other end is connected to the wire bonding pads 45 and 45 '. The gold wire 53 is responsible for signal transmission between the chip 51 and the circuit pattern 40.
그리고, 상기 칩(51)과 골드와이어(53)는 몰딩컴파운드(55)에 의해 몰딩되어 있다. 따라서, 상기 칩(51)과 골드와이어(53) 및 회로패턴(40)에 외부 환경에 의한 영향이 미치지 않게 된다.The chip 51 and the gold wire 53 are molded by the molding compound 55. Therefore, the chip 51, the gold wire 53, and the circuit pattern 40 are not affected by the external environment.
한편, 상기 패키지(50)와 외부 사이의 신호 및 전원연결을 위한 솔더볼(57)이 인쇄회로기판(10)의 하면에 형성된 볼패드(47)에 부착되어 있다.On the other hand, a solder ball 57 for signal and power connection between the package 50 and the outside is attached to the ball pad 47 formed on the lower surface of the printed circuit board 10.
여기서, 도 4를 참고하여 본 발명의 인쇄회로기판(20)을 제조하는 것을 설명하기로 한다. 먼저, 평평한 구리판인 금속코어(20)를 적절한 크기로 절단하고, 도 4a에 도시된 바와 같이, 필요한 통홀(24)을 천공한다.Here, the manufacturing of the printed circuit board 20 of the present invention will be described with reference to FIG. 4. First, the metal core 20, which is a flat copper plate, is cut to an appropriate size, and as shown in FIG. 4A, the necessary through hole 24 is drilled.
이와 같은 통홀(24)의 천공은 드릴링작업을 통하거나, 노광, 현상, 에칭등의 공정을 통해 천공할 수도 있다. 즉, 상기 금속코어(20)의 상하면을 고르게 하는 정면가공을 한 후, 드라이필름을 상기 금속코어(20)의 상하면에 도포하고, 통홀형성을 위해 통상적인 노광, 현상 및 에칭공정을 통해 통홀(24)을 형성한다. 이후에는 중앙부분에 남아있는 드라이필름을 제거한 후 산화공정을 거쳐 기판의 표면을 거칠게 한다.Such a through hole 24 may be drilled through a drilling operation or through a process such as exposure, development, etching, or the like. That is, after the front surface processing to evenly the upper and lower surfaces of the metal core 20, the dry film is applied to the upper and lower surfaces of the metal core 20, through the conventional exposure, development and etching process to form the through hole (hole hole ( 24). Thereafter, the dry film remaining in the center portion is removed, and the surface of the substrate is roughened through an oxidation process.
상기 금속코어(20)는 방열을 위해 열전도율이 양호하고, 칩(51)에의 전원공급을 위해 전기적 통전성능이 좋은 구리를 사용한 것이다. 하지만 전열성능과 통전성능이 좋은 다른 재질이 있다면 어떤 것을 사용하여도 상관없다.The metal core 20 uses copper having good thermal conductivity for heat dissipation and good electrical conduction performance for supplying power to the chip 51. However, as long as there are other materials with good heat transfer performance and current carrying performance, it does not matter which one is used.
다음으로는 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 금속코어(20)의 상하면에 수지로 형성된 절연층(30)과 구리호일로 된 구리층(31)이 일체로된, 다시 말해 구리층(31)에 절연층(30)이 코팅된 수지코팅된 구리호일(Resin coated copper foil)을 접착시킨다. 이때, 상기 절연층(30)이 상기 금속코어(20)의 표면에 밀착되게 하고, 상기 구리층(31)이 표면으로 나타나게 한다.Next, as shown in FIG. 4B, an insulating layer 30 formed of resin and a copper layer 31 made of copper foil are integrally formed on the upper and lower surfaces of the metal core 20, that is, the copper layer 31. The resin coated copper foil (Resin coated copper foil) is coated on the insulating layer 30. In this case, the insulating layer 30 is brought into close contact with the surface of the metal core 20, and the copper layer 31 appears as a surface.
그리고, 상기 구리호일을 진공압착시키면 상기 절연층(30)인 수지가 녹으면서 상기 통홀(24)에 채워지면서 수지호일이 금속코어(20)에 밀착되어 부착된다. 이때, 이전 공정에서 상기 금속코어(20)의 표면을 거칠게 산화처리되어 있어 상대적으로 표면적이 커져 절연층(30)과 금속코어(20)의 접착이 확실하게 된다. 이와 같은 상태가 도 4c에 도시되어 있다.When the copper foil is vacuum-compressed, the resin, which is the insulating layer 30, is melted and filled in the barrel hole 24, and the resin foil is adhered to the metal core 20. At this time, the surface of the metal core 20 is roughly oxidized in the previous process, so that the surface area becomes relatively large, thereby ensuring adhesion between the insulating layer 30 and the metal core 20. This state is shown in FIG. 4C.
도 4c의 상태에서 기판(10)의 상하면 중앙에 대응되는 상기 구리층(31)에 윈도우(32,32')를 가공하게 된다. 이와 같은 윈도우(32,32')는 먼저, 상기 구리층(31)의 표면을 고르게 하는 정면가공을 한 후, 드라이필름을 도포하여 노광, 현상, 에칭공정을 통해 형성하게 된다. 이와 같은 윈도우(32,32')는 상기 칩안착부(25)와 열전달부(35)를 형성하기 위한 것이다.In the state of FIG. 4C, the windows 32 and 32 ′ are processed on the copper layer 31 corresponding to the center of the upper and lower surfaces of the substrate 10. The windows 32 and 32 ′ are first formed by front processing to even the surface of the copper layer 31, and then formed by exposure, development, and etching by applying a dry film. The windows 32 and 32 ′ are for forming the chip seat 25 and the heat transfer part 35.
상기와 같이 윈도우(32,32')를 형성하게 되면, 윈도우(32,32') 부분에는 절연층(30)이 노출되는데, 이와 같이 노출된 절연층(30)을 플라즈마가공을 통해 제거하여 캐비티(33,33')를 형성한다. 이와 같이 캐비티(33,33')가 형성되면, 그 저면에는 상기 금속코어(20)가 노출된다. 이와 같은 상태가 도 4e에 도시되어 있다.When the windows 32 and 32 'are formed as described above, the insulating layer 30 is exposed at the portions of the windows 32 and 32', and thus the exposed insulating layer 30 is removed by plasma processing. (33,33 '). When the cavities 33 and 33 'are formed as described above, the metal core 20 is exposed on the bottom surface thereof. This state is shown in FIG. 4E.
그리고나서는 인쇄회로기판(10) 하면의 캐비티(33')에 도전성 페이스트를 충진하여 경화시키고 정면가공을 하여 열전달부(35)를 형성하게 된다. 상기 도전성페이스트는 은과 구리와 같은 금속분말에 에폭시(epoxy)수지를 혼합한 것으로소, 상기 에폭시수지가 약 3%정도도 혼합된다. 한편, 상기 열전달부(35)는 일측 캐비티(33')에만 형성하였으나, 타측 캐비티(33)에도 형성할 수 있다.Then, the conductive paste is filled into the cavity 33 ′ of the bottom surface of the printed circuit board 10, cured, and subjected to front processing to form the heat transfer part 35. The conductive paste is a mixture of epoxy resin and metal powder such as silver and copper, and the epoxy resin is also mixed in about 3%. Meanwhile, the heat transfer part 35 is formed only in one cavity 33 ′, but may also be formed in the other cavity 33.
한편, 상기 열전달부(35)를 형성하는 방법의 다른 실시예로서 상기 캐비티(33,33')를 통해 노출된 상기 금속코어(20)의 표면에 도전성 금속을 도금하여 도금부를 성장시켜 형성할 수도 있다.Meanwhile, as another embodiment of the method of forming the heat transfer part 35, a conductive metal may be plated on the surface of the metal core 20 exposed through the cavities 33 and 33 ′ to grow a plated part. have.
이와 같이 열전달부(35)를 형성한 후에는 상기 통홀(24)을 다시 천공한다. 즉, 상기 통홀(24)에 채워져 있던 절연층(30)을 제거하는 것이다. 이와 같은 통홀(24)이 다시 가공된 상태가 도 4g에 도시되어 있다.After the heat transfer part 35 is formed in this manner, the through hole 24 is drilled again. That is, the insulating layer 30 filled in the cylinder hole 24 is removed. The state in which the through hole 24 is processed again is shown in FIG. 4G.
상기와 같이 통홀(24)을 다시 천공한 후에는 회로패턴을 형성하게 된다. 즉, 기판(10)의 상하면과 통홀(24)에 구리도금을 실시한다. 이와 같은 구리도금에 의해 상기 기판(10)의 상하면 및 통홀(24)의 내부에는 구리도금이 되고, 기판(10) 상하면은 상기 통홀(24)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 이와 같은 상태가 도 4h에 도시되어 있다.As described above, after the through hole 24 is drilled again, a circuit pattern is formed. In other words, copper plating is performed on the upper and lower surfaces of the substrate 10 and the through holes 24. By copper plating, the upper and lower surfaces of the substrate 10 and the inside of the through hole 24 are copper plated, and the upper and lower surfaces of the substrate 10 are electrically connected to each other through the through hole 24. This state is shown in FIG. 4H.
그리고 나서는 상기 도금된 면을 고르게 하는 정면가공을 하고, 드라이필름을 도금된 면에 위치시키고 노광, 현상 및 에칭공정을 통해 회로부(40)를 형성하게 된다. 이와 같은 상태가 도 4i에 도시되어 있다. 상기 구리도금중 에칭된 부분은 구리도금이 제거되어 상기 절연층(30)이 노출된 상태가 된다.Thereafter, the plated surface is evenly processed, the dry film is placed on the plated surface, and the circuit part 40 is formed through an exposure, development, and etching process. This state is shown in FIG. 4I. The etched portion of the copper plating is a state in which the copper plating is removed to expose the insulating layer 30.
그리고, 상기 인쇄회로기판(10)의 상하면 일부와 통홀(24)에 솔더리지스터(43)를 충진/도포하여 건조시키고, 다시 노광, 현상 등의 공정을 거쳐상면에는 와이어본딩패드(45,45')를 하면에는 볼패드(47)를 형성한다. 그리고, 상기 패드부(45,45',47)를 산화시킨다. 이와 같은 과정이 마쳐진 상태의 인쇄회로기판(10)이 도 4j에 도시되어 있다.In addition, the solder resist 43 is filled / coated to a part of the upper and lower surfaces of the printed circuit board 10 and the through hole 24, and the wire bonding pads 45 and 45 are formed on the upper surface through a process such as exposure and development. '), The ball pad 47 is formed. The pads 45, 45 ', and 47 are oxidized. The printed circuit board 10 in this state is shown in Figure 4j.
그 다음으로는 상기 패드부(45,45',47)에 금도금을 하게 된다. 즉, 상기 산화된 상태의 패드부(45,45',47)에 도금공정을 수행하면 전 공정에서 산화에 의해 발생된 얇은 막이 제거되면서 표면에 금도금이 이루어지게 된다. 이때, 상기 칩안착부(25)에는, 도 4k와 같이, 마스킹재료의 일종인 필러블(peelable)(P)이 위치된다. 이와 같이 필러블(P)을 사용하는 것은 금도금공정이 상기 칩안착부(25)에 행해지면 칩(51)과 칩안착부(25) 사이의 접착이 확실하게 되지 않는 문제점이 있기 때문이다.Next, the pads 45, 45 'and 47 are gold plated. That is, when the plating process is performed on the pad portions 45, 45 ', and 47 in the oxidized state, gold plating is performed on the surface while the thin film generated by the oxidation is removed in the previous process. In this case, as shown in FIG. 4K, a peelable P, which is a kind of masking material, is positioned on the chip seat 25. The use of the peelable P as described above is because when the gold plating process is performed on the chip seat 25, the adhesion between the chip 51 and the chip seat 25 is not sure.
마지막으로 상기 필러블(P)을 제거하게 되면 도 4l에 도시된 바와 같은 인쇄회로기판(10)이 완성된다.Finally, when the peelable P is removed, the printed circuit board 10 as shown in FIG. 4L is completed.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 인쇄회로기판과 그 제조방법의 작용을 상세하게 설명한다.The operation of the printed circuit board and the manufacturing method according to the present invention as described above will be described in detail.
먼저, 본 발명에 의한 인쇄회로기판(10)을 사용한 볼그리드어레이 패키지(50)에서 상기 칩(51)에서 발생한 열이 방출되는 것을 도 3을 참고하여 설명한다. 도 3에 점선화살표로 표시된 바와 같이, 상기 칩(51)에서 발생하는 열은 상기 칩안착부(25)를 통해 상기 금속코어(20)의 돌출부(21)로 전달되고, 상기 금속코어(20)에서 상기 열전달부(35)로 전달되어 인쇄회로기판(10)의 하면을 통해 외부로 전달되거나, 금속코어(20)를 통해 측면으로 전달되어 방열된다.First, the heat generated from the chip 51 in the ball grid array package 50 using the printed circuit board 10 according to the present invention will be described with reference to FIG. As indicated by a dotted arrow in FIG. 3, heat generated in the chip 51 is transferred to the protrusion 21 of the metal core 20 through the chip seat 25, and the metal core 20. In the heat transfer unit 35 is transferred to the outside through the lower surface of the printed circuit board 10, or transferred to the side through the metal core 20 to radiate heat.
그리고, 상기 인쇄회로기판(10)의 내부에 구비된 금속코어(20)는 상기 칩안착부(25)의 회로패턴을 통해 상기 칩(51)으로 전원을 공급하는 역할을 한다. 즉, 상기 인쇄회로기판(10)의 하면에 부착되어 있는 일부 솔더볼(57)을 통해 공급되는 전원이 상기 열전달부(35)와 상기 금속코어(20) 및 칩안착부(25)의 회로패턴을 통해 상기 칩(51)으로 전달되는 것이다.In addition, the metal core 20 provided in the printed circuit board 10 serves to supply power to the chip 51 through a circuit pattern of the chip seat 25. That is, the power supplied through some solder balls 57 attached to the lower surface of the printed circuit board 10 may form circuit patterns of the heat transfer part 35, the metal core 20, and the chip seat 25. It is delivered to the chip 51 through.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면 인쇄회로기판 자체에 방열부재 및 열전달부가 구비되어 있어 상기 인쇄회로기판상에 안착된 칩의 열을 상기 방열부재가 일차로 흡수하고, 흡수된 열을 칩이 탑재되는 인쇄회로기판의 반대면 측의 열전달부와 측면을 통해 외부로 전달하게 된다. 따라서, 이와 같은 인쇄회로기판이 사용되는 패키지에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하면서도 패키지의 크기를 경박단소화할 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention as described in detail above, the printed circuit board itself is provided with a heat dissipation member and a heat transfer part, so that the heat dissipation member primarily absorbs heat of the chip seated on the printed circuit board, and the chip is mounted with the absorbed heat. It is transmitted to the outside through the heat transfer part and the side of the opposite side of the printed circuit board. Therefore, the printed circuit board has an effect that can effectively reduce the size of the package while releasing heat generated in the package used.
그리고, 상기 방열부재를 구리재질로 형성하여 외부로부터 칩으로 전원을 공급할 수 있도록 하였다. 따라서, 인쇄회로기판의 회로패턴을 통해 칩으로 전원을 공급하기 위한 별도의 와이어를 설치하지 않아도 되므로 패키지의 회로패턴 배치설계가 보다 용이하게 되고 칩과 회로패턴 사이의 연결을 위한 구성이 간단하게 되는 효과도 있다.In addition, the heat dissipation member was formed of a copper material to supply power to the chip from the outside. Therefore, it is not necessary to install a separate wire for supplying power to the chip through the circuit pattern of the printed circuit board, it becomes easier to design the circuit pattern arrangement of the package and the configuration for the connection between the chip and the circuit pattern is simplified. It also works.
또한, 패키지의 제작중 별도로 방열부재를 설치하기 위한 공정을 수행하지 않아도 되므로 작업공정이 단순화되어 제조원가를 낮출 수 있고, 패키지의 내부에서 발생된 열이 패키지의 상부가 아닌 하부, 즉 인쇄회로기판을 통해 외부로 배출되므로 열에 의한 패키지 내부부품의 손상을 방지할 수 있는 효과도 있다.In addition, since the process of installing a heat dissipation member does not need to be performed separately during fabrication of the package, the work process can be simplified to reduce manufacturing costs, and the heat generated inside the package is not the top of the package, that is, the printed circuit board. It is also discharged to the outside through the effect of preventing damage to the internal parts of the package by heat.
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